科學家發現新的物質狀態　可望延長摩爾定律

加拿大麥基爾大學（McGill University）宣布，該校研究人員在電晶體材料中發現了一種準3D電子晶體（quasi-three- dimensional electron crystal）的新物質狀態，將會對未來開發新的電子裝置有重大影響，並可望延伸摩爾定律。

晶片上的電晶體數目大約每隔兩年就成長一倍，是半導體產業所熟知的摩爾定律(Moore’s Law)。但是，隨著製程技術持續微縮，越來越小的電晶體幾何尺寸，已經快要接近其物理極限。科學家表示，在微小尺寸空間中，便會開始出現量子效應，而使晶片微縮遭遇極大挑戰。然而，此一新物質狀態的發現，卻有可能改寫半導體產業發展，使傳統的製造技術足以克服物理極限，使摩爾定律再延長十年。

麥基爾大學的研究人員表示，他們在研究純度極高的半導體材料時發現，把材料冷卻到比銀河空間更冷100倍的超低溫度後，再施以強大的磁場，便能夠出現此一準3D電子晶體的物質。

麥基爾大學超低溫濃縮物質實驗室主任Dr. Guillaume Gervais解釋說：「一般的2D電子晶體只能在平面上移動，無法作上下的運動，這就好比一個三明治，夾在中間的火腿就是電子。」

Gervais早在2005年進行一項低溫試驗時，就預測到準3D電子晶體存在的可能性。因此，他決定利用超強的電磁場來激發出其三維特性。「我們借用位於美國佛羅里達全球最大的電磁實驗室來進行實驗，果真發現，半導體材料中的二維電子晶體會轉換為準三維系統，這是現有理論不曾預測過的事。」

他說，「它並不是真正的三維，而是介於二維和三維的中間狀態，這確是物理界的一個全新現象，吸引了眾多科學家的注意，並開始試圖解開其中的奧秘。」

此發現對微電子與運算技術將會產生深遠影響。Gervais表示，在一標準電晶體中，利用閘極控制電子的流動，可讓它呈現開啟或關閉狀態，以作為數位運算中的1與0。但是，當電晶體尺寸縮小至奈米級時，隨著量子效應的出現，這時電子會呈為一集合狀態，而喪失其個別特性。如此，會使電晶體的on和off便開始失效。

透過找到新的準三維晶體物質，Gervais相信將能夠有助於了解奈米尺寸下的量子效應，進而重新改造電晶體設計，以持續半導體產業的未來發展。(編譯/范眠)